化學(xué)元素中的鈣與鈧
實(shí)驗(yàn)室k / 2018-12-07
鈣
說到“鈣”，大多數(shù)人會(huì)想到白堊狀的白色東西，或者牛奶。那種被稱為“白堊”的石頭，一如英國東南部白色的多佛懸崖，其實(shí)是碳酸鈣，而在各種黑板上所用的粉筆在今天是用硫酸鈣（也叫做石膏）制作的。（鉛筆中的“鉛”并非用鉛制造，而通常的粉筆也并非用白堊（“白堊”和“粉筆”在英文里是同一個(gè)單詞“chalk”）制造；那些書寫工具和它們那誤導(dǎo)人的名字間究竟發(fā)生了什么？）
無論是粉筆還是牛奶中的鈣都屬于鈣的化合物。純鈣本身是一種發(fā)光的金屬，外表和鋁相似。你很少能看見鈣的金屬形態(tài)，因?yàn)樗诳諝庵胁环€(wěn)定，很快就轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸}和碳酸鈣，就像你所預(yù)料的那樣，這些都是白堊狀的白色物質(zhì)。當(dāng)與水或酸接觸時(shí)，金屬鈣會(huì)像堿金屬那樣放出氫氣，但速度比較慢。由于反應(yīng)可以控制，它成為一種用來制備少量氫氣的有用原料。
我們一直被告知鈣對強(qiáng)健的骨骼而言非常重要，并且實(shí)際上它是骨骼礦化的主要成分（哺乳動(dòng)物的骨骼是堅(jiān)硬的羥磷灰石泡沫，那是磷酸鈣水合物的一種形態(tài)）。雖然有些人可能把骨頭想像為是由其他某種東西構(gòu)成的（例如玻璃，參見硅，第14號(hào)元素），但是鈣離子在細(xì)胞的生物化學(xué)中的功能是更為根本性的。鈣不斷地在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外來回穿梭，以一種如此重要的方式協(xié)調(diào)神經(jīng)和肌肉的活動(dòng)，以至于身體寧可溶解骨骼而不允許血鈣水平降低。（實(shí)際上，有一種理論推測，在進(jìn)化初期骨骼是為了應(yīng)對這類突發(fā)事件而用來儲(chǔ)存鈣的，它所承擔(dān)的結(jié)構(gòu)性功能是后來添加的東西。）
鈣位于生命中大量需要的元素之列。其他的那些，如硒（34），只是由于一些特殊的酶才會(huì)有微小量的需要。還有一些，如鈧，無論如何在體內(nèi)都絕對沒有任何作用。
鈧
鈧是許多人從未聽說過的元素中的第一個(gè)。全世界純金屬形態(tài)的鈧的年交易量少于100磅，正由于如此，可以可靠地說，只有極少數(shù)人見過這種元素的純金屬形態(tài)。（氧化鈧的世界年交易量約為10噸，按照世界標(biāo)準(zhǔn)這依然是個(gè)很小的量。）
鈧是某類元素的一個(gè)例子，這類元素之所以昂貴并非由于其在地殼中含量稀少，而是由于它們不在任何一個(gè)地區(qū)集中分布。對大多數(shù)其他元素而言，甚至是那些總體上更加稀缺的元素，總能發(fā)現(xiàn)在某個(gè)地方它以很高的濃度集中；而鈧卻是稀疏地分布于每一處，這使得它的收集和純化的成本都極高。
鈧用于制造堅(jiān)韌的金屬和產(chǎn)生明亮的光線。微量的鈧與鋁混合能得到某種已知最為牢固的鋁合金，這種合金可用于制造戰(zhàn)斗機(jī)、棒球棒以及自行車車架（所有那些昂貴的品種）。在高亮度金屬鹵化物放電照明設(shè)施中的碘化鈧能將原本刺眼的光轉(zhuǎn)化為更讓人愉快的類似于太陽光的光。
金屬鹵化物放電照明設(shè)施用于需要大量光的地方，如街道、倉庫以及大型超市。除了鈉燈以外，它比任何普通的光源都更為高效，但鈉燈發(fā)出的黃色光有一種使人看起來像是僵尸的傾向，因此除了高速公路照明以外，在其他任何地方使用都不會(huì)令人感到愉快?？赡苣骋惶彀雽?dǎo)體照明燈具會(huì)占據(jù)我們的家，但從金屬鹵化物燈泡中發(fā)出的絕對大量的光依舊會(huì)在公眾場所中確保它的位置。這絕對不是夸張。
鈧燈是那種你看到過千萬次卻從未聽說過它的名字的東西。另一方面，鈦卻是那種名字早已聽說過千萬次但沒有人真正見過的金屬。
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